运行时数据区内部结构

JVM为什么需要运行时数据区：

      内存是非常重要的系统资源，是硬盘和CPU 的中间仓库及桥梁，承载着操作系统和应用程序的实时运行。JVM内存布局（运行时数据区）规定了Java在运行过程中内存申请、分配、管理的策略，保证了JVM的高效稳定运行。

Java虚拟机定义若干种程序运行期间会使用到的运行时数据区，其中有一些会随着虚拟机启动而创建，随着虚拟机退出而销毁。另外一些则是与线程一一对应的，这些与线程对应的数据区域会随着线程开始和结束而创建和销毁。

线程私有：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈。

线程间共享：堆、方法区（永久代或元空间、代码缓存）

程序计数器：（PC寄存器）English：Program Counter Register

作用：

pc寄存器用来存储指向下一条指令地址，也即将要执行的指令代码。由执行引擎读取下一条指令

特点：

• 程序计数器占用内存很小，在进行JVM内存计算时，可以忽略不计
• 线程隔离性，每个线程工作时都有属于自己的独立计数器
• 任何时间一个线程都只有一个方法在执行，也就是所谓的当前方法。程序计数器会存储当前线程正在执行的JAVA方法的JVM指令地址，或者 执行native本地方法时，程序计数器的值为空（Undefined）因为本地方法是c语言写的
• JVM规范中中唯一一个没有规定OutOfMemoryError（OOM）异常，就是不会发生内存区域超限，无GC
• 它是程序控制流的指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成

面试问题：

1.为什么要有PC寄存器呢？

    因为CPU需要不停的切换各个线程，这时候切换回来以后，就得知道接着从哪开始继续执行。

2.为什么PC寄存器为线程私有的呢？

   因为为了能够准确记录各个线程正在执行的当前字节码指令地址，最好的办法自然是为每一个线程都分配一个PC寄存器。

虚拟机栈      （Java栈）

java虚拟机栈是什么

•  Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack），早期也叫Java栈。每个线程在创建时都会一个虚拟机栈，其内部保存一个个的栈帧（Stack Frame），对应着一次次的Java方法调用。
• 线程私有

生命周期：生命周期和线程一致

作用：主管Java程序的运行，它保存方法的局部变量（8种基本数据类型、对象的引用地址）、部分结果，并参与方法的调用和返回。

无GC，存在OOM

面试问题

1.开发中遇见的异常（广义上）有哪些？

     Java虚拟机规范允许Java栈的大小是动态的或者是固定不变的。         如何设置java栈固定大小  ：  -Xss256k（默认为1G）

• 如果采用固定大小的Java虚拟机栈，那每一个线程的Java虚拟机栈容量可以在线程创建的时候独立选定。如果线程请求分配的栈容量超过Java虚拟机允许的最大容量，Java虚拟机将会抛出一个StackOverflowError（栈溢出错误）异常。
• 如果Java虚拟机栈可以动态扩展，并且在尝试扩展的时候无法申请到足够内存，或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈，那Java虚拟机将会抛出一个OutofMemoryError（内存不足错误）异常。

Java虚拟机栈存储的什么呢？

•  每个线程都有自己的栈，栈中的数据都是以栈帧（Stack Frame）的格式存在。
•  在这个线程上正在执行的每个方法都各自对应一个栈帧（方法与栈帧一 一对应）。
• 栈帧是一个内存区块，是一个数据集，维系着方法执行过程中的各种数据信息。

栈运行原理：

• JVM直接对Java栈的操作只有两个，就是对栈帧的压栈和出栈，遵循''先进后出''
• 在一条活动线程中，一个时间点上，只会有一个活动的栈帧。即只有当前正在执行的方法的栈帧（栈顶栈帧）是有效的，这个栈帧被称为当前栈帧（Current Frame），与当前栈帧相对应的方法就是当前方法（Current Method），定义这个方法的类就是当前类（Current Class）。
• 执行引擎运行的所有字节码指令只针对当前栈帧进行操作。
• 如果在该方法中调用了其他方法，对应的新的栈帧会被创建出来，放在栈的顶端，成为新的当前栈。

• ​​​​​​​Java方法有两种返回函数的方式，一种是正常的函数返回，使用return指令；另外一种是抛出异常。不管使用哪种方式，都会导致栈帧被弹出。

栈帧的内部结构

1.局部变量表（Local Variables）

2.操作数栈（Operand Stack）（或表达式栈）

3.动态链接（Dynamic Linking）

4.方法返回地址（Return Address）

5.一些附加信息